开挖损伤区(EDZ)客观存在于大量洞室开挖工程之中，它的识别与分析对围岩稳定性评价和加固支护设计具有重要的理论和工程价值。针对开挖损伤区，国内外学者开展了大量的理论、试验和现场测试工作，取得了丰硕的成果，但在损伤区(EDZ)的力学表征和影响机制方面研究尚不充分，致使岩石地下工程在损伤区预测和支护设计参数等方面缺乏一定的理论依据。鉴于此，本文围绕地下洞室开挖损伤区的形成机理、力学表征、范围预测和影响机制等关键科学问题进行了相应研究，根据围岩损伤破裂机理建立了开挖损伤区的力学表征指标，并通过理论分析、经验公式和数值模拟等手段对均质岩体、节理岩体和地下洞室群的开挖损伤区范围进行评价和预测，在此基础上，研究各个影响因素诸如洞室形状、方位、原位应力场、开挖速率、岩体质量、洞室间距等因素的影响机制和影响规律。本文所取得的结论和研究成果如下:　　(1)依据洞室围岩的损伤破裂机理，抓住应力水平与强度门槛值的矛盾关系以及不可逆塑性体积应变的发展程度定义了开挖损伤区的力学表征指标EDI。根据EDI的量值范围把开挖损伤区划分为轻度损伤区、高度损伤区和开挖破裂区。开挖损伤度EDI值越小，围岩越偏于安全，而其值越大，代表围岩损伤乃至扩容破坏的危险性越大。并以加拿大Mine-by试验洞为算例，验证了评价指标EDI界定围岩开挖损伤范围的可行性。　　(2)在理论分析方面，详细总结了圆形洞室应力和位移分布的经典解析解答，并结合力学表征指标EDI给出了高度损伤区和轻度损伤区范围的解析表达式，在此基础上，采用@RISK计算程序研究了物性参数及外在力场变化情况下，围岩开挖损伤区的总体变化趋势。最后以滇中引水工程香炉山隧洞为算例，采用上述解析表达式分析了洞室围岩损伤区的范围以及在不同支护抗力作用下损伤区的变化趋势。　　(3)针对均质岩体隧洞开挖损伤区，修正了Kaiser等人提出的预测硬岩隧洞开挖损伤区深度的经验公式，通过考虑原位应力比的影响，修正后的经验公式在拟合优度和预测准确性方面均有了一定程度的改善。其次，基于力学表征指标EDI对洞室开挖损伤区的范围及其影响因素进行了探讨，分别分析了洞室形状、方位、开挖应力路径以及洞室开挖速率等因素对隧洞开挖损伤区的影响规律，相关认识和结论具有一定的理论和工程价值。　　(4)针对节理岩体洞室开挖损伤区，根据损伤区的控制因素将其分为“应力控制型”、“岩体结构控制型”以及“应力结构协同控制型”3类。在此基础上，对节理岩体开挖扰动应力场和围岩损伤区的分布特征、影响因素进行了探讨。研究表明，节理的存在改变了洞室围岩二次应力的分布状态，尤其是节理面的滑动，使得层间岩体发生挤压或者卸荷，加大了围岩的损伤破裂程度和范围。　　(5)基于力学表征指标EDI，对地下洞室群围岩应力扰动以及损伤区的特征和规律进行了探讨。研究表明，地下洞室群加剧了洞间岩体的损伤程度和损伤范围;对于主厂房下游边墙，其围岩损伤主要受竖直应力控制;在同一埋深水平条件下，洞室间距越小、岩体质量越差，其开挖损伤区越大，但高埋深条件下，轻度损伤区往往在主厂房和主变室之间相互贯通，使其变化规律更为复杂。基于以上研究，通过多种工况的数值模拟分析，回归得到地下厂房下游边墙围岩损伤区深度的经验公式，并结合数据库中的工程实例验证了经验公式的适用性，可方便地对地下厂房下游边墙的损伤区范围进行快速的初步评价。